南蒙古汗博格德地区石炭纪火山碎屑岩沉积学研究及其对古亚洲洋晚期演化的约束
批准号:
42102260
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
周海
依托单位:
学科分类:
大地构造学与构造地质学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
周海
中文摘要
中亚造山带是典型的显生宙增生造山带,石炭纪之前主要发育侧向增生作用,而石炭纪之后可能存在一定的垂向增生。因此,石炭纪是理解中亚造山带末期构造演化的关键时期。南蒙古拼合体系是中亚造山带晚古生代典型的增生造山区,发育大量的石炭纪岩浆岩和火山碎屑岩。尽管石炭纪岩浆岩取得了重要的研究成果,但关于南蒙古石炭纪弧的性质到底是洋内弧还是陆缘弧仍存在争议,导致对其精细的俯冲过程认识不清。南蒙古地区石炭纪火山岩以年轻物质加入为主,因此以近源物质为主的火山碎屑岩对不同来源的物质加入非常敏感。基于此,本项目针对南蒙古戈壁天山构造带汗博格德地区石炭纪火山碎屑岩展开综合的沉积学研究:在系统的沉积相和沉积环境研究的基础上,利用Nd同位素和锆石U-Pb年代学约束南蒙古戈壁天山构造带石炭纪弧的性质,通过锆石Hf-O同位素揭示石炭纪地壳改造和生长历史,以期为中亚造山带中段末期构造演化过程提供新的约束。
英文摘要
The Central Asian Orogenic Belt (CAOB) is a typical Phanerozoic accretionary orogenic belt. It has a main lateral accretion before the Carboniferous and then possibly add some vertical accretion since the Permian. Thus, the Carboniferous is very important time for the late-stage evolution of the CAOB. The southern Mongolia Collage System (MCS) is a critical region of late Paleozoic accretion and has abundant Carboniferous magmatic and volcanoclastic rocks. Although much progress has been achieved, the nature of the Carboniferous arc there is controversial and reasonably unclear on its tectonic evolution. The Carboniferous volcanic rocks has young composition (suggested by Hf and Nd isotopes from previous work) and thus the related volcanoclastic rocks are very sensitive to material from other provenance (especially old crust). Thus, a detailed sedimentary study on the Carboniferous volcanic rocks from the Khan-Bogd region, southern MCS will be carried out. First, the study on their sedimentary facies and sedimentary environment is essential and fundamental. Second, the nature of this southern MCS Carboniferous arc will be constrained by Nd isotope and zircon U-Pb geochronology. Third, the crust growth and reworking history will be revealed by zircon Hf-O isotope. Through this work, we will provide new constraints on the late-stage tectonic evolution of the CAOB.
中亚造山带是世界上最大的显生宙增生造山带,是研究增生造山作用和陆壳生长的热点区域。现有研究表明,石炭-二叠纪是中亚造山带晚期演化的关键时期:石炭纪及石炭纪之前主要发育与俯冲作用相关的侧向增生作用,而在石炭纪之后可能存在一定的垂向增生。南蒙古拼合体系是中亚造山带晚古生代典型的增生造山区,在石炭纪主要发育具有亏损(Hf和Nd)同位素特征的弧增生岩浆作用,这和塔里木-华北拼合体系同时代亦存在显著改造作用的特征明显不同,为我们研究中亚造山带晚期(石炭纪)侧向增生提供了理想的窗口。尽管石炭纪岩浆岩取得了重要的研究成果,但南蒙古石炭纪弧的性质(到底是洋内弧还是陆缘弧),以及其持续时间等仍存在争议,导致对其精细的俯冲过程认识尚不清楚。南蒙古地区发育石炭纪火山岩和火山碎屑岩和较晚的花岗岩,完整的记录了古亚洲洋次级洋盆由俯冲到闭合后的构造过程。因此,通过对上述岩石组合开展精细的全岩地球化学以及锆石的U-Pb-Hf测试分析,获得完整的石炭-二叠纪岩浆活动年龄记录、Hf-O同位素和全岩Nd同位素特征,得出早石炭世的弧火山作用代表了显着的地壳增生,到晚石炭世则进入俯冲末期,主要发育改造为主,弧相关为辅的花岗岩岩浆活动,最终在石炭纪末期该次级洋盆闭合。闭合后发生俯冲板片的断离,引起了深部软流圈地幔物质的上涌,诱发了A型岩浆岩和双峰式火山岩等岩石组合。结合东西两侧同时代的相关研究,提出中亚造山带南缘石炭纪发育中亚造山带最后一次大规模的侧向增生,该侧向增生的机制是古亚洲洋主洋盆的弧后洋盆的板片回撤。
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